KR20190081649A - 방화문용 단열재 조성물 및 방화문용 단열재의 제조 방법 - Google Patents

방화문용 단열재 조성물 및 방화문용 단열재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라이 애쉬 및 바텀 애쉬 중 1종 이상을 포함하는 연소 부산물; 및 펄라이트 골재;의 혼합물 100 중량부; 액상 반응형 접착제 20 중량부 내지 35 중량부; 및 알칼리 활성화제 20 중량부 내지 85 중량부; 를 포함하는 방화문용 단열재 조성물 및 이를 이용한 방화문용 단열재 제조 방법에 관한 것이다. 이를 통해, 본 발명은 발전 부산물을 재활용하고, 공정을 단순화하면서도 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능, 강도, 내충격성, 경량성을 향상시켜 경제성을 증대시킬 수 있다.

Description

방화문용 단열재 조성물 및 방화문용 단열재의 제조 방법{ADIABATIC MATERIAL COMPOSITION FOR FIRE DOOR AND MANUFACTURING METHOD FOR ADIABATIC MATERIAL}
본 발명은 방화문용 단열재 조성물 및 이를 이용한 방화문용 단열재의 제조 방법에 관한 것이다.
방화문은 화재의 확대 또는 연소를 방지하기 위해 개구부에 설치하는 문이다. 이러한 방화문은 화재 시 화염의 전파를 최소화하고 피난 경로를 확보하는 데 매우 중요한 시설로 특정 건물에 대해서는 그 설치가 법제화되어 있다.
최근에는 법제화된 규격의 방화문 이외에도 일반용으로 다양한 종류의 단열재를 포함하는 방화문이 설치되고 있으나, 내화 성능 또는 제품 규격이 충분하지 않은 경우가 있어 주의가 요구되고 있다.
한편, 연소로를 포함하는 화력 발전 등과 같은 설비에서는 부산물로 소각재가 발생한다. 이러한 소각재로는 불연 성분과 가연 성분이 연소로 내에 퇴적된 바텀 애쉬와 연소 중 비산하여 집진 장치 등을 통해 걸러진 플라이 애쉬 등이 대표적이다.
이와 같은 소각재는 단순 매립에 제한이 있으며 재활용이 쉽지 않다. 이에 따라, 소각재의 활용성을 증대하고 고부가 가치를 창출하기 위한 소각재 이용 기술에 대한 요구가 높아지고 있다.
종래에는 소각재를 재활용하는 방안 중 하나로 세라믹 입자를 플라이 애쉬로 대체하여 단열재를 제조하는 방법이 알려져 있다. 그러나 이러한 종래의 기술은 플라이 애쉬를 내열제가 아닌 단순 필러로 사용하며, 내화성을 보충하기 위해 유리 입자, 세라믹 점토 입자 등을 첨가하고 있어 고온 소성 과정이 필요한 문제점이 있다.
따라서, 고온 소성 과정을 거치지 않아 공정 시 요구되는 에너지 소모가 적고, 제조 과정이 단순하면서도 특히 단열 성능 및 내화 성능이 우수하여 법제화된 규격을 만족시킬 수 있는 방화문용 단열 소재에 대한 필요성이 증대되고 있다.
본 발명의 하나의 목적은 발전 부산물을 재활용하고, 공정을 단순화하면서도 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능, 강도, 내충격성, 경량성을 향상시킬 수 있는 방화문용 단열재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 방화문용 단열재 조성물을 이용하여 발전 부산물을 재활용하고, 공정을 단순화하면서도 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능, 강도, 내충격성, 경량성을 향상시켜 경제성을 증대시킬 수 있는 방화문용 단열재 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예는 플라이 애쉬 및 바텀 애쉬 중 1종 이상을 포함하는 연소 부산물; 및 펄라이트 골재;의 혼합물 100 중량부; 액상 반응형 접착제 20 중량부 내지 35 중량부; 및 알칼리 활성화제 20 중량부 내지 35 중량부; 를 포함하는 방화문용 단열재 조성물에 관한 것이다.
상기 혼합물 중 연소 부산물의 함량은 40 중량% 내지 60 중량%이고, 펄라이트 골재의 함량은 40 중량% 내지 60 중량%일 수 있다.
상기 액상 반응형 접착제는 무기 난연제 60 중량% 내지 80 중량%, 계면활성제 5 중량% 내지 10 중량% 및 유기 난연제 15 중량% 내지 30 중량%를 포함할 수 있다.
상기 알칼리 활성화제는 소듐 실리케이트 용액, 포타슘 실리케이트 용액, 알루미늄 실리케이트 용액, 리튬 실리케이트 용액, 소듐 하이드록사이드 용액 및 포타슘 하이드록사이드 용액 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 연소 부산물과 펄라이트 골재를 드라이 믹싱한 혼합물 100 중량부에, 액상 반응형 접착제 20 중량부 내지 35 중량부 및 알칼리 활성화제 20 중량부 내지 35 중량부를 첨가하여 투입 원료를 제조하는 단계; 상기 투입 원료를 몰드에 주입한 후, 150℃ 내지 200℃에서 가열 압착하는 단계;를 포함하는 방화문용 단열재 제조 방법에 관한 것이다.
상기 가열 압착은 20톤 내지 30톤의 압력 범위내에서 수행되는 것일 수 있다.
상기 방화문용 단열재는 두께가 20 mm 내지 100 mm인 단열 판재일 수 있다.
상기 방화문용 단열재는 비차열 성능이 1시간 이상일 수 있다.
상기 방화문용 단열재는 차열 성능이 0.5 시간 이상일 수 있다.
본 발명은 발전 부산물을 재활용하고, 공정을 단순화하면서도 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능, 강도, 내충격성, 경량성을 향상시킬 수 있는 방화문용 단열재 조성물 및 이를 이용하여 경제성을 증대시킬 수 있는 방화문용 단열재 제조 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명 실시예에 따른 방화문용 단열재 제조 방법을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 구현예는 플라이 애쉬 및 바텀 애쉬 중 1종 이상을 포함하는 연소 부산물;과 펄라이트 골재;의 혼합물 100 중량부를 포함하고, 액상 반응형 접착제 20 중량부 내지 35 중량부; 및 알칼리 활성화제 20 중량부 내지 35 중량부; 를 포함하는 방화문용 단열재 조성물에 관한 것이다.
이를 통해 본 발명은 발전 부산물을 재활용하고, 공정을 단순화하면서도 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능, 강도, 내충격성, 경량성을 향상시킬 수 있는 방화문용 단열재 조성물을 제공한다.
또한, 상기 방화문용 단열재 조성물을 이용하여 후술하는 바와 같이 발전 부산물을 재활용하고, 공정을 단순화하면서도 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능, 강도, 내충격성, 경량성을 향상시켜 경제성을 증대시킬 수 있는 방화문용 단열재 제조 방법을 제공한다.
상기 연소 부산물은 플라이 애쉬 및 바텀 애쉬 중 1종 이상을 포함한다. 상기 연소 부산물은 방화문용 단열재의 중량을 저감하면서도, 비차열 성능, 차열 성능을 우수한 수준으로 구현한다.
구체적으로, 상기 플라이 애쉬, 바텀 애쉬는 예를 들면 화력 발전 연소로에서 발생하는 석탄 연소 부산물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이러한 경우, 방화문용 단열재의 내화 성능을 더욱 향상시키면서도, 발전 부산물을 재활용함에 의해 원료 수급이 용이하고, 제조 단가를 절감하여 경제성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 연소 부산물은 혼합물 중 40 중량% 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 연소 부산물에 의한 방화문용 단열재의 중량을 저감, 비차열 성능 향상, 차열 성능 향상의 효과가 더욱 우수할 수 있다.
상기 펄라이트 골재는 방화문용 단열재의 경량성 더욱 향상시키면서도, 비차열 성능, 차열 성능, 내충격성을 우수한 수준으로 구현한다.
구체적으로, 상기 펄라이트 골재는 흑요석 또는 진주암 등의 파쇄 조각을 1,000℃ 이상의 온도로 급열하여 제조한 경량 골재일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이러한 경우, 방화문용 단열재의 경량성 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 펄라이트 골재는 혼합물 중 40 중량% 내지 60 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 연소 부산물에 의한 방화문용 단열재의 중량을 저감, 비차열 성능 향상, 차열 성능 향상, 내충격성 향상의 효과가 더욱 우수할 수 있다.
상기 연소 부산물과 상기 펄라이트 골재는 성분 중 규소 원자, 알루미늄 원자 등을 다량 포함하고 있어, 후술하는 액상 반응형 접착제 및/또는 알칼리 활성화제와 알루미노-실리케이트 중합 반응할 수 있다. 이러한 경우, 상기 연소 부산물과 상기 펄라이트 골재는 혼합물로 이용되므로써, 서로 복합적으로 중합 반응에 참여하여 방화문용 단열재의 초기 강도, 내충격성 및 차열 성능을 더욱 향상시키는 복합 상승 효과를 구현한다.
구체적으로, 상기 혼합물 중 연소 부산물과 펄라이트 골재의 중량비는 1:0.5 내지 1:1.5, 보다 구체적으로 1:0.65 내지 1:1.5, 예를 들면 1:0.7, 1:0.8, 1:0.9, 1:1, 1:1.1, 1:1.2, 1:1.3, 1:1.4, 1:1.5 등일 수 있다. 상기 범위 내에서, 방화문용 단열재 조성물은 복합 상승 효과를 더욱 우수한 정도로 구현하면서도, 방화문용 단열재에 적용 시 제조, 운반, 설치 등의 작업성을 더욱 향상 시킬 수 있다.
상기 액상 반응형 접착제는 상기 혼합물 및 알칼리 활성화제와 반응을 일으킬 수 있는 접착 성분을 포함하는 수용액을 의미한다.
상기 액상 반응형 접착제는 고형분과 이를 용해 또는 분산시킨 수성 용매 상태로 방화문용 단열재 조성물 중에 포함되어 알칼리 활성화제, 연소 부산물과 펄라이트 골재의 혼합물과 반응하여 경화 특성, 접착력을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 액상형 반응 접착제는 무기 난연제 용액, 계면활성제 용액 및 유기 난연제 용액을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 방화문용 단열재의 내화 성능을 더욱 향상시키면서도, 전체 방화문용 단열재 조성물의 혼화성을 향상시켜, 초기 강도 및 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 무기 난연제 용액은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 실리카, 탄산 칼슘, 탈크, 이들을 용해 또는 분산시킨 용액 등일 수 있다. 상기 용액은 예를 들면 수용액일 수 있다. 이들 예시 중 1종 이상이 단독으로 사용되거나, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이러한 경우, 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능을 더욱 향상시키면서도, 초기 강도 및 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 액상형 반응 접착제 중 무기 난연제 용액은 60 중량% 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능을 더욱 향상시키면서도, 초기 강도 및 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 계면 활성제는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 계면활성제 용액으로는 양이온 계면활성제, 음이온 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 이들을 용해 또는 분산시킨 용액 등일 수 있다. 상기 용액은 예를 들면 수용액일 수 있다. 이들 예시 중 1종 이상이 단독으로 사용되거나, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 일 구체예에서, 상기 계면활성제는 양이온-음이온 아크릴계 공중합체일 수 있다. 이러한 경우, 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능을 더욱 향상시키면서도, 초기 강도 및 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 액상형 반응 접착제 중 계면활성제는 5 중량% 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능을 더욱 향상시키면서도, 초기 강도 및 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 유기 난연제 용액은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 요소(Urea)계 수지, 에폭시(Epoxy)계 수지, 멜라민(Melamine)계 수지, 페놀(Phenol)계 수지, 이들을 용해 또는 분산시킨 용액 등일 수 있다. 상기 수지는 예를 들면, 액상형 수지 시럽일 수 있수 있다. 상기 용액은 예를 들면 수지용 희석 용매, 유기 용매 등일 수 있다. 이들 예시 중 1종 이상이 단독으로 사용되거나, 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이러한 경우, 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능을 더욱 향상시키면서도, 초기 강도 및 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 액상형 반응 접착제 중 유기 난연제는 액상형 수지일 수 있다. 상기 범위 내에서, 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능을 더욱 향상시키면서도, 초기 강도 및 내충격성을 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 액상형 반응 접착제, 이에 포함되는 무기 난연제, 계면활성제, 유기 난연제는 각각 용매에 용해 또는 분산 분산된 상태로 사용될 수 있으며, 예를 들면 고형분 농도가 20 중량% 내지 80 중량%인 수용액, 유기 용액 등으로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 연소 부산물과 펄라이트 골재의 혼합물 및 알칼리 활성화제와 복합적으로 작용하여 중합 반응을 일으키는 효과가 더욱 향상될 수 있다.
전체 방화문용 단열재 조성물 중 상기 액상형 반응 접착제는 전술한 연소 부산물과 펄라이트 골재의 혼합물 100 중량부를 기준으로 20 중량부 내지 35 중량부로 포함된다. 상기 액상 반응형 접착제의 함량이 20 중량부 미만인 경우, 혼합물 및 알칼리 활성화제와의 중합 반응이 충분히 일어나지 않아 우수한 초기 강도 및 내충격성을 구현하기 어렵다.
상기 알칼리 활성화제는 상기 연소 부산물과 펄라이트 골재의 혼합물 및 액상 반응형 접착제와 복합적으로 작용하여 중합 반응을 일으킨다. 이를 통해 고온 소성 과정을 생략하면서도 방화문용 단열재의 경량화하고, 내화 성능을 향상시키며, 초기 강도 및 내충격성을 높인다.
구체적으로, 상기 알칼리 활성화제는 소듐 실리케이트 용액 (Sodium silicate), 포타슘 실리케이트 용액 (Potassium silicate), 알루미늄 실리케이트(Aluminum silicate) 용액, 리튬 실리케이트(Lithium silicate) 용액, 소듐 하이드록사이드 용액 및 포타슘 하이드록사이드 용액 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 상기 연소 부산물과 펄라이트 골재의 혼합물 및 액상 반응형 접착제와 복합적으로 작용하여 방화문용 단열재 조성물을 경량화하면서도 내화 성능을 향상시키고, 초기 강도 및 내충격성을 높이는 효과가 더욱 향상될 수 있다.
구체적으로, 상기 알칼리 활성화제는 용액 상태로 사용되며, 예를 들면 고형분 농도가 30 중량% 내지 70 중량%인 수용액으로 사용될 수 있다. 이러한 경우, 상기 연소 부산물과 펄라이트 골재의 혼합물 및 액상 반응형 접착제와 복합적으로 작용하여 중합 반응을 일으키는 효과가 더욱 향상될 수 있다.
전체 방화문용 단열재 조성물 중 상기 알칼리 활성화제는 전술한 연소 부산물과 펄라이트 골재의 혼합물 100 중량부를 기준으로 20 중량부 내지 35 중량부로 포함된다. 상기 알칼리 활성화제의 함량이 20 중량부 미만인 경우, 혼합물 및 알칼리 활성화제와의 중합 반응이 충분히 일어나지 않아 우수한 초기 강도 및 내충격성을 구현하기 어렵다. 반대로, 상기 알칼리 활성화제의 함량이 35 중량부 초과인 경우, 방화문용 단열재는 경량성을 확보하기 어렵고 알칼리 활성화제에 의한 반응성을 저해시킬 수 있다.
전체 방화문용 단열재 조성물 중 상기 액상 반응형 접착제와 알칼리 활성화제는 1:0.6 내지 1:2, 1:0.6 내지 1:1.5, 1:0.6 내지 1:1의 비율로 포함될 수 있다. 상기 범위 내에서, 상기 액상 반응형 접착제와 알칼리 활성화제가 복합적으로 작용하여 중합 반응을 일으키는 효과가 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 연소 부산물과 펄라이트 골재를 드라이 믹싱한 혼합물 100 중량부에, 액상 반응형 접착제 20 중량부 내지 35 중량부 및 알칼리 활성화제 20 중량부 내지 35 중량부를 첨가하여 투입 원료를 제조하는 단계; 상기 투입 원료를 몰드에 주입한 후, 150℃ 내지 200℃에서 가열 압착하는 단계;를 포함하는 방화문용 단열재 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방화문용 단열재를 제조하기 위해 사용되는 성분들은 전술한 방화문용 단열재 조성물에 포함되는 각 구성 요소와 동일하다.
본 발명의 방화문용 단열재 제조 방법은 상기 방화문용 단열재 조성물을 이용하며, 이를 통해 후술하는 바와 같이 발전 부산물을 재활용하고, 공정을 단순화하면서도 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능, 강도, 내충격성, 경량성을 향상시켜 경제성을 증대시킨다.
상기 투입 원료를 제조하는 단계에서는 연소 부산물과 펄라이트 골재를 드라이 믹싱한 혼합물에 액상 반응형 접착제 및 알칼리 활성화제를 투입하여 혼합한다.
구체적으로, 상기 연소 부산물과 펄라이트 골재에는 드라이 믹싱 전 각각을 상온에서 2일 내지 3일간 건조하는 공정이 추가로 수행될 수 있다. 이러한 경우 상기 연소 부산물은 수분량을 저감할 수 있으며, 상기 혼합물과 액상 반응형 접착제 및 알칼리 활성화제의 반응성을 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 드라이 믹싱 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 연소 부산물에 펄라이트 골재를 투입한 후 30초 내지 60초간 교반기 등을 통해 혼합하는 것일 수 있다. 이러한 경우, 방화문용 단열재의 균질성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 드라이 믹싱된 혼합물에는 액상 반응형 접착제 및 알칼리 활성화제가 첨가되어 혼합될 수 있다. 이러한 경우, 상기 혼합물과 액상 반응형 접착제 및 알칼리 활성화제의 반응을 일으킬 수 있으며, 이를 통해 각 성분이 서로 복합적으로 중합 반응에 참여하여 방화문용 단열재의 초기 강도, 내충격성 및 차열 성능을 더욱 향상시키는 복합상승 효과를 구현한다.
상기와 같이 투입 원료가 제조된 후, 상기 투입 원료는 방화문용 단열재로 성형될 수 있다. 이때 성형 방법은 특별히 제한되지 않으며, 가열 압착하는 것일 수 있다.
구체적으로, 상기 가열 압착은 상기 투입 원료를 몰드에 주입한 후, 150℃ 내지 200℃에서 높은 압력으로 프레스 된다. 이러한 경우, 고온의 소성 공정을 생략하면서도 우수한 초기 강도, 내충격성 및 차열 성능을 갖는 방화문용 단열재를 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 가열 압착은 20톤 내지 30톤의 압력 범위 내에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 범위 내에서, 방화문용 단열재의 초기 강도, 내충격성 및 차열 성능을 향상시키는 효과가 더욱 우수할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가열 압착은 상기 압력 범위 내에서 15분 내지 60분 간 수행되는 것일 수 있다. 상기 범위 내에서, 방화문용 단열재의 초기 강도, 내충격성 및 차열 성능을 향상시키는 효과가 더욱 우수할 수 있다.
구체적으로, 상기 방화문용 단열재는 두께가 20 mm 내지 100 mm인 단열 판재일 수 있다. 이러한 경우, 상기 방화문용 단열재는 방화문에 사용되기에 적합한 규격 및 형상을 가지면서도, 제조, 운반, 설치 등의 작업성을 더욱 향상시킬 수 있다.
일 구체예에서, 상기 가열 압착하는 단계는 전술한 바와 같이 제조된 투입 원료를 목적하는 방화문의 크기와 형상을 갖는 몰드에 주입한 후, 150℃ 내지 200℃의 온도로 가열된 상판 및 하판에 몰드를 위치시킨다. 상기 몰드는 15분 내지 60분간 20톤 내지 30톤의 압력으로 압착된 후 두께가 20 mm 내지 100 mm인 판재 형상의 단열재로 배출될 수 있다.
구체적으로, 상기 방화문용 단열재는 비차열 성능이 1시간 이상일 수 있다. 상기 비차열 성능은 KS F 2268-1(방화문의 내화 시험 방법)에 의해 측정된 것일 수 있다. 이러한 경우, 상기 방화문용 단열재는 일반 방화문 뿐만아니라 법제화된 규격을 필요로하는 방화문 등에도 적용될 수 있다.
구체적으로, 상기 방화문용 단열재는 차열 성능이 0.5 시간 이상일 수 있다. 상기 차열 성능은 KS F 2268-1(방화문의 내화 시험 방법)에 의해 측정된 것일 수 있다. 이러한 경우, 상기 방화문용 단열재는 일반 방화문 뿐만아니라 법제화된 규격을 필요로하는 방화문 등에도 적용될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1
플라이 애쉬 파우더(입도 1mm 이하, SiO2 60 중량% 이하, Al2O3 30 중량% 이하) 및 펄라이트 골재(입도 3~5mm, 밀도 200 kg/cm3 이하)을 1:1의 중량비로 혼합한 혼합물 100 중량부(16 kg)에, 무기 난연제(액상 SiO2 30 중량% 이상, 비중 1.4) 22.5 중량부, 계면활성제(양이온-음이온 아크릴계 Copolymer 고용분 60 중량%이상) 2.5 중량부 및 유기 난연제(멜라닌계 고용분 60 중량%이상 PH 9이상) 6.25 중량부 및 알칼리 활성화제(액상규산나트륨, 액상포타슘실리케이트, 액상소듐하이드록사이드, 액상포탸슘 하이드록사이드, 각각 PH 12~13, 고형분 40 중량%이상) 18.75 중량부를 투입하여 혼합 원료를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 투입 원료를 1000×900×35mm 크기(가로 세로 두께)의 판재 형상을 갖는 몰드에 주입한 후, 200℃의 온도로 가열된 상판 및 하판에 몰드를 위치시키고 20분간 30톤의 압력으로 압착하여 35 mm인 판재 형상의 단열재 시편을 제조하였다.
실시예 2
하기 표 1과 같이 조성을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 방화문용 단열재를 제조하였다.
비교예 1
하기 표 1과 같이 조성을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 방화문용 단열재를 제조하였다.
비교예 2
하기 표 1과 같이 조성을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 방화문용 단열재를 제조하였다.
(단위: 중량부) 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
혼합물 소계: 100 소계: 100 소계: 100 소계: 100
플라이 애쉬 50 0 50 0
바텀 애쉬 0 50 0 0
펄라이트 골재 50 50 50 100
액상 반응형 접착제 소계: 31.25 소계: 31.25 소계: 0 소계: 50
무기 난연제 22.5 22.5 0 36
계면 활성제 2.5 2.5 0 4
유기 난연제 6.25 6.25 0 10
알칼리 활성화제 소계: 18.75 소계: 18.75 소계: 50 소계: 30
소듐 실리케이트 9.375 9.375 12.5 15
포타슘 실리케이트 3.125 3.125 12.5 5
소듐 하이드록사이드 3.125 3.125 12.5 5
포타슘 하이드록 사이드 3.125 3.125 12.5 5
<물성 평가>
상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 2 에서 제조된 가로×세로 900mm×1000mm, 두께 35 mm의 방화문용 단열재 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하였다. 각각의 결과는 표 2에 나타내었다.
1) 비차열 성능: 가로×세로 900mm×1000mm, 두께 35mm의 시편을 2장을 문틀을 이용해 고정하고, KS F 2268-1(방화문의 내화 시험 방법)에 따라 1000×2100mm 크기의 방화문을 제작한 후, 동일 기준에 따라 시험체를 설치하였다. 설치된 시험체를 KS F 2257-1(건축 부재의 내화 시험방법-일반요구사항)의 표준가열곡선에 따라 가열로 온도를 1시간 동안 950℃까지 상승시키면서 시험체의 조인트 부위 등에 25mm의 균열게이지를 이용하여 화염에 의해 관통이 발생하는지 여부 및 비가열면에 10초 이상 화염이 지속되는지 여부를 확인하였다. 화염에 의해 관통이 발생하거나 비가열면에 10초 이상 화염이 지속 경우까지의 가열 지속 시간을 측정하였다.
2) 차열 성능: 가로×세로 900×1000mm, 두께 35mm의 시편을 2장을 문틀을 이용해 고정하고, KS F 2268-1(방화문의 내화 시험 방법)에 따라 1000×2100mm 크기의 방화문을 제작한 후, 동일 기준에 따라 시험체를 설치하였다. 설치된 시험체를 KS F 2257-1(건축 부재의 내화 시험방법-일반요구사항)의 표준가열곡선에 따라 가열로 온도를 850℃까지 상승시키면서 방화문의 이면온도가 초기온도보다 평균온도 140K, 최고온도 180K를 초과하여 상승하는지 확인하였다. 이면온도가 초기온도보다 평균온도 140K를 초과하거나 최고온도 180K를 초과하여 상승하는 경우까지의 가열 지속 시간을 측정하였다.
3) 강도(초기 강도): 가로×세로 900mm×1000mm, 두께 35mm의 시편을 이용, 50mm×50mm 크기의 압축강도용 시험체를 3개 절단하여 준비하고, 시험방법은 KS L 5105 (수경성 시멘트 모르타르의 압축강도 시험방법)를 이용하여 실내온도 20℃, 상대습도 50%의 실내조건에서 UTM으로 압축강도를 측정, 평균값을 계산하였다.
4) 내충격성: 가로×세로 900mm×1000mm, 두께 35mm의 시편을 이용, 1000mm×2100mm 크기의 방화문을 제작, KS F 3109 (문세트)시험에 따라 KS F 2236 (문세트의 모래주머니에 의한 내충격성 시험)에 준하여 지름 350mm, 중량 30kg 인 구모양의 가죽주머니를 이용, 낙하거리에 따른 잔류변형, 개폐여부를 확인하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
비차열 성능
(시간)		 1시간 이상 1시간 이상 45분 52분
1종 내화성능 우수 우수 불량 불량
차열 성능
(시간)		 30분 이상 30분 이상 25분 27분
2종 내화성능 우수 우수 불량 불량
초기 강도
(N/mm2)		 1.6 1.5 1.0 1.2
내충격성
(cm)		 100 100 80 80
상기 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본원발명의 실시예 1 내지 2는 발전 부산물을 재활용하여 매립 비용을 절감하고, 제조 비용을 낮추며, 공정을 단순화하면서도 방화문용 단열재의 비차열 성능, 차열 성능, 강도, 내충격성을 향상시켜 경제성을 증대시킬 수 있음을 확인하였다.
반면, 액상반응형 접착제를 사용하지 않은 비교예 1은 내화성능, 강도, 내충격성이 낮게 나타났으며, 플라이애쉬 또는 바텀애쉬를 포함하지 않는 비교예 2도 내화성능, 강도, 내충격성이 모두 낮아졌으며, 특히 비교예 1, 2 모두 방화문의 가장 중요한 성능인 내화성능을 모두 만족할 수 없음을 확인하였다.

Claims (13)

  1. 플라이 애쉬 및 바텀 애쉬 중 1종 이상을 포함하는 연소 부산물, 및 펄라이트 골재의 혼합물 100 중량부;
    액상 반응형 접착제 20 중량부 내지 35 중량부; 및
    알칼리 활성화제 20 중량부 내지 35 중량부;
    를 포함하는 방화문용 단열재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물 중 연소 부산물의 함량은 40 중량% 내지 60 중량%이고, 펄라이트 골재의 함량은 40 중량% 내지 60 중량%인 방화문용 단열재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액상 반응형 접착제는 무기 난연제 60 중량% 내지 80 중량%, 계면활성제 5 중량% 내지 10 중량% 및 유기 난연제 15 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 것인 방화문용 단열재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 활성화제는 소듐 실리케이트 용액, 포타슘 실리케이트 용액, 알루미늄 실리케이트 용액, 리튬 실리케이트 용액, 소듐 하이드록사이드 용액 및 포타슘 하이드록사이드 용액 중 1종 이상을 포함하는 것인 방화문용 단열재 조성물.
  5. 연소 부산물과 펄라이트 골재를 드라이 믹싱한 혼합물 100 중량부에, 액상 반응형 접착제 20 중량부 내지 35 중량부 및 알칼리 활성화제 20 중량부 내지 35 중량부를 첨가하여 투입 원료를 제조하는 단계;
    상기 투입 원료를 몰드에 주입한 후, 150℃ 내지 200℃에서 가열 압착하는 단계; 를 포함하는 방화문용 단열재 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연소 부산물은 플라이 애쉬 및 바텀 애쉬 중 1종 이상을 포함하는 방화문용 단열재 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 혼합물 중 연소 부산물의 함량은 40 중량% 내지 60 중량%이고, 펄라이트 골재의 함량은 40 중량% 내지 60 중량%인 방화문용 단열재 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 액상 반응형 접착제는 무기 난연제 60 중량% 내지 80 중량%, 계면활성제 5 중량% 내지 10 중량% 및 유기 난연제 15 중량% 내지 30 중량%를 포함하는 것인 방화문용 단열재 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 알칼리 활성화제는 소듐 실리케이트 용액, 포타슘 실리케이트 용액, 소듐 하이드록사이드 용액, 알루미늄 실리케이트 용액, 리튬 실리케이트 용액 및 포타슘 하이드록사이드 용액 중 1종 이상을 포함하는 것인 방화문용 단열재 제조 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 가열 압착은 20톤 내지 30톤의 압력 범위내에서 수행되는 것인 방화문용 단열재 제조 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 방화문용 단열재는 두께가 20 mm 내지 100 mm인 단열 판재인 방화문용 단열재 제조 방법.
  12. 제5항에 있어서,
    상기 방화문용 단열재는 비차열 성능이 1시간 이상인 방화문용 단열재 제조 방법.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 방화문용 단열재는 차열 성능이 0.5 시간 이상인 방화문용 단열재 제조 방법.
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